基于PLC的精密播种机播种深度控制系统研究
发布时间：2022-07-07 12:37
本文在详细分析研究精密播种机播种过程的基础上,结合前期学者们的研究成果,设计出一种基于PLC的精密播种机播种深度控制系统。系统以西门子S7-200型PLC作为控制核心,运用PID算法,实现对液压缸动作速度的控制。本文依据控制系统的设计方案,对电气元件进行了合理的选型,完成了控制系统相关电路和电气控制柜的设计和安装。同时,通过对控制流程的分析和研究,完成了PLC控制程序的编译。选用触摸屏作为控制系统的人机交互接口以实现对控制系统相关参数的设置及信号的集中显示,并且通过触摸屏可实时观察和记录采集到的数据。在分析电液伺服系统的特性和工作原理的基础上,由阀控液压缸各环节动态特性的基本方程推导得到了液压控制系统中各动力元件的传递函数,建立了电液控制系统的数学模型。应用MATLAB/Simulink软件建立了控制系统仿真模型,采用临界比例度法对控制系统的PID参数进行了整定和优化,并对不同参数通过仿真模型进行了实验验证,依据试验结果的分析结论,证明了系统数学模型的准确性及参数整定方法的合理性。通过系统静态响应试验和动态响应试验,对系统的运行性能进行了验证和分析。试验结果表明系统的运行性能和理论分析...
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外精密播种技术与播种深度控制研究概况
1.2.1 国外发展概述
1.2.2 国内发展概述
1.3 存在的主要问题
1.4 研究内容
2 电气控制系统设计
2.1 电气控制系统工作原理及控制要求
2.2 控制系统总体设计
2.2.1 控制系统设计的一般原则
2.2.2 控制系统硬件组成
2.3 控制系统硬件选型
2.3.1 选择依据
2.3.1.1 输入/输出点估算
2.3.1.2 存储容量的估算
2.3.1.3 系统响应时间的选择
2.3.2 PLC的选择
2.3.3 模拟量输入/输出模块的选择
2.3.4 测距传感器的选择
2.3.4.1 超声波传感器工作原理
2.3.4.2 超声波传感器接线方式及其特性参数
2.3.4.3 超声波传感器安装位置的确定
2.3.5 触摸屏的选择
2.4 控制系统相关电路设计
2.4.1 电源设计
2.4.2 主电路设计
2.4.3 辅助电路设计
2.4.3.1 PLC的I/O地址分配
2.4.3.2 PLC外围接线
2.5 电气控制柜及主要电器
2.5.1 小型直流继电器与热继电器单元
2.5.2 主电路、控制电路电源控制单元
2.5.3 接线端子
2.5.4 上位机
2.6 PLC控制程序设计
2.6.1 流程图
2.6.2 部分程序
2.6.2.1 主控制程序
2.6.2.2 测距程序
2.6.2.3 PID控制程序
2.6.2.4 动作控制程序
2.7 触摸屏软件设计
2.7.1 组态软件MCGS7.6简介
2.7.2 触摸屏界面的可视化设计
2.7.2.1 界面设计步骤
2.7.2.2 主要界面介绍
3 液压控制系统设计与分析
3.1 液压控制系统的构成
3.1.1 液压电磁阀选型设计
3.1.1.1 PV70-30AM比例型流量控制阀
3.1.1.2 比例阀控制器
3.1.1.3 LSV-08-2NCP两位两通电磁阀
3.1.1.4 LSV-08-2NCSP-L两位两通电磁阀
3.1.2 液压管路设计
3.1.3 液压阀组的集成块设计
3.1.4 液压缸设计
3.2 液压控制系统的工作原理
4 电液伺服系统的建模
4.1 电液伺服系统理论分析
4.2 电液伺服系统数学模型的建立
4.2.1 电液伺服阀基本方程
4.2.2 液压缸流量连续性方程
4.2.3 液压缸和负载的力平衡方程
4.2.4 其它环节等效方程
4.3 电液伺服系统传递函数的确定
4.3.1 伺服阀传递函数的确定
4.3.2 液压缸传递函数的确定
4.3.3 系统传递函数的确定
5 基于临界比例度法的PID参数整定
5.1 PID控制基本原理
5.2 用临界比例度法整定PID控制参数
5.2.1 PID参数整定方法
5.2.2 参数的整定
5.2.2.1 系统分析
5.2.2.2 确定临界比例度和临界振荡周期
5.2.2.3 PID控制器参数整定
5.2.2.4 PID参数二次整定
5.2.3 仿真结果分析及讨论
6 电液控制系统试验与结果分析
6.1 试验方法
6.2 试验内容及结果分析
6.2.1 静态响应试验
6.2.2 动态响应试验
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 问题与展望
致谢
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MCGS组态软件的液压综合试验台的设计[J]. 兰华. 山西煤炭管理干部学院学报. 2012(03)
[2]基于ATmega128单片机的开沟深度自控系统试验台的设计[J]. 蔡国华,李慧,李洪文,王庆杰,何进,倪际梁. 农业工程学报. 2011(10)
[3]播种机单体两种仿形机构的研究[J]. 马永财,张伟,李玉清,车刚. 农机化研究. 2011(08)
[4]大豆播种机电液仿形机构研究[J]. 王熙,张海玉,赵军,李玉清,张伟. 农机化研究. 2010(01)
[5]2BG-2型免耕播种机横向运动稳定性分析[J]. 包文育,林静,霍春明,李宝筏. 沈阳农业大学学报. 2009(03)
[6]基于ADAMS的播种机仿形机构运动仿真[J]. 白晓虎,张祖立. 农机化研究. 2009(03)
[7]基于MCGS组态软件的上位机控制系统设计[J]. 邹伟,杨平,徐德. 制造业自动化. 2008(12)
[8]国外气力式精密播种机技术现状及发展趋势[J]. 许剑平,谢宇峰,陈宝昌. 农机化研究. 2008(12)
[9]液压伺服阀控缸动态特性数学建模及仿真分析[J]. 江桂云,王勇勤,严兴春. 四川大学学报(工程科学版). 2008(05)
[10]铲式玉米精密播种机振动对播种质量影响的试验[J]. 王颖,李成华,王慧慧. 农机化研究. 2008(08)
博士论文
[1]精密播种单体播深控制的理论与试验研究[D]. 胡军.吉林大学 2012
硕士论文
[1]基于PLC的生物质燃料压缩伺服系统的研究[D]. 曲直.内蒙古农业大学 2012
[2]大豆精播机电液仿形系统研究[D]. 张海玉.黑龙江八一农垦大学 2010
[3]基于PLC的先进控制策略的研究与应用[D]. 方向明.东北大学 2008
[4]精密播种机触土部件CAD数据库的设计与动态分析[D]. 王未.吉林大学 2006
[5]PID控制器参数整定方法及其应用研究[D]. 何芝强.浙江大学 2005
本文编号：3656431
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外精密播种技术与播种深度控制研究概况
1.2.1 国外发展概述
1.2.2 国内发展概述
1.3 存在的主要问题
1.4 研究内容
2 电气控制系统设计
2.1 电气控制系统工作原理及控制要求
2.2 控制系统总体设计
2.2.1 控制系统设计的一般原则
2.2.2 控制系统硬件组成
2.3 控制系统硬件选型
2.3.1 选择依据
2.3.1.1 输入/输出点估算
2.3.1.2 存储容量的估算
2.3.1.3 系统响应时间的选择
2.3.2 PLC的选择
2.3.3 模拟量输入/输出模块的选择
2.3.4 测距传感器的选择
2.3.4.1 超声波传感器工作原理
2.3.4.2 超声波传感器接线方式及其特性参数
2.3.4.3 超声波传感器安装位置的确定
2.3.5 触摸屏的选择
2.4 控制系统相关电路设计
2.4.1 电源设计
2.4.2 主电路设计
2.4.3 辅助电路设计
2.4.3.1 PLC的I/O地址分配
2.4.3.2 PLC外围接线
2.5 电气控制柜及主要电器
2.5.1 小型直流继电器与热继电器单元
2.5.2 主电路、控制电路电源控制单元
2.5.3 接线端子
2.5.4 上位机
2.6 PLC控制程序设计
2.6.1 流程图
2.6.2 部分程序
2.6.2.1 主控制程序
2.6.2.2 测距程序
2.6.2.3 PID控制程序
2.6.2.4 动作控制程序
2.7 触摸屏软件设计
2.7.1 组态软件MCGS7.6简介
2.7.2 触摸屏界面的可视化设计
2.7.2.1 界面设计步骤
2.7.2.2 主要界面介绍
3 液压控制系统设计与分析
3.1 液压控制系统的构成
3.1.1 液压电磁阀选型设计
3.1.1.1 PV70-30AM比例型流量控制阀
3.1.1.2 比例阀控制器
3.1.1.3 LSV-08-2NCP两位两通电磁阀
3.1.1.4 LSV-08-2NCSP-L两位两通电磁阀
3.1.2 液压管路设计
3.1.3 液压阀组的集成块设计
3.1.4 液压缸设计
3.2 液压控制系统的工作原理
4 电液伺服系统的建模
4.1 电液伺服系统理论分析
4.2 电液伺服系统数学模型的建立
4.2.1 电液伺服阀基本方程
4.2.2 液压缸流量连续性方程
4.2.3 液压缸和负载的力平衡方程
4.2.4 其它环节等效方程
4.3 电液伺服系统传递函数的确定
4.3.1 伺服阀传递函数的确定
4.3.2 液压缸传递函数的确定
4.3.3 系统传递函数的确定
5 基于临界比例度法的PID参数整定
5.1 PID控制基本原理
5.2 用临界比例度法整定PID控制参数
5.2.1 PID参数整定方法
5.2.2 参数的整定
5.2.2.1 系统分析
5.2.2.2 确定临界比例度和临界振荡周期
5.2.2.3 PID控制器参数整定
5.2.2.4 PID参数二次整定
5.2.3 仿真结果分析及讨论
6 电液控制系统试验与结果分析
6.1 试验方法
6.2 试验内容及结果分析
6.2.1 静态响应试验
6.2.2 动态响应试验
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 问题与展望
致谢
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MCGS组态软件的液压综合试验台的设计[J]. 兰华. 山西煤炭管理干部学院学报. 2012(03)
[2]基于ATmega128单片机的开沟深度自控系统试验台的设计[J]. 蔡国华,李慧,李洪文,王庆杰,何进,倪际梁. 农业工程学报. 2011(10)
[3]播种机单体两种仿形机构的研究[J]. 马永财,张伟,李玉清,车刚. 农机化研究. 2011(08)
[4]大豆播种机电液仿形机构研究[J]. 王熙,张海玉,赵军,李玉清,张伟. 农机化研究. 2010(01)
[5]2BG-2型免耕播种机横向运动稳定性分析[J]. 包文育,林静,霍春明,李宝筏. 沈阳农业大学学报. 2009(03)
[6]基于ADAMS的播种机仿形机构运动仿真[J]. 白晓虎,张祖立. 农机化研究. 2009(03)
[7]基于MCGS组态软件的上位机控制系统设计[J]. 邹伟,杨平,徐德. 制造业自动化. 2008(12)
[8]国外气力式精密播种机技术现状及发展趋势[J]. 许剑平,谢宇峰,陈宝昌. 农机化研究. 2008(12)
[9]液压伺服阀控缸动态特性数学建模及仿真分析[J]. 江桂云,王勇勤,严兴春. 四川大学学报(工程科学版). 2008(05)
[10]铲式玉米精密播种机振动对播种质量影响的试验[J]. 王颖,李成华,王慧慧. 农机化研究. 2008(08)
博士论文
[1]精密播种单体播深控制的理论与试验研究[D]. 胡军.吉林大学 2012
硕士论文
[1]基于PLC的生物质燃料压缩伺服系统的研究[D]. 曲直.内蒙古农业大学 2012
[2]大豆精播机电液仿形系统研究[D]. 张海玉.黑龙江八一农垦大学 2010
[3]基于PLC的先进控制策略的研究与应用[D]. 方向明.东北大学 2008
[4]精密播种机触土部件CAD数据库的设计与动态分析[D]. 王未.吉林大学 2006
[5]PID控制器参数整定方法及其应用研究[D]. 何芝强.浙江大学 2005
本文编号：3656431
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nygclw/3656431.html
